[發明專利]一種高溫高壓氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201811610143.9
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109856036A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李林輝;崔磊;施岱艷;姜放;李天雷;張金鐘;杜磊
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發明公開了一種高溫高壓氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗裝置及方法，試驗裝置包括接入循環測試回路的高溫高壓試驗箱，循環管路上設有循環泵，在所述高溫高壓試驗箱的箱蓋上設置有電磁攪拌裝置、感溫探頭和壓力傳感器，所述電磁攪拌裝置、感溫探頭和壓力傳感器均與控制系統連接；在所述循環測試回路中設置腐蝕測試單元和電化學測試單元；在所述循環測試回路中設置透明視窗，可觀察管內流體流態。本發明的積極效果是：可以模擬現場工況環境，模擬金屬材料在管路中的腐蝕情況，模擬氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗，進行電化學試驗、緩蝕劑評估、橡膠及塑料相關等多種腐蝕試驗，也可進行金屬材料和非金屬材料的整管在線腐蝕試驗。

技術領域

本發明屬于腐蝕領域，尤其涉及一種高溫高壓氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗裝置及方法，可以模擬油氣田現場工況環境條件下輸送流體對管路沖刷和腐蝕情況，可用于研究氣、液、固三相流體流動條件下的沖刷腐蝕、電化學腐蝕，可用于測試緩蝕劑性能、涂層性能、金屬與非金屬材料耐蝕性能等，可觀察流體流態，可進行材料試驗也可進行管段試驗。

背景技術

沖刷腐蝕是金屬表面與腐蝕性流體之間由于相對運動而引起的金屬損壞現象，是材料受沖刷和腐蝕交互作用的結果，在石油、化工等生產領域中廣泛存在，是一種危害性較大的局部腐蝕。沖刷腐蝕是一個十分復雜的過程，影響腐蝕速率的因素有很多，主要包括：液體流速、流體含沙量、沙粒大小、沖刷角、流體pH值、溶液溫度、材料的組成、材料的微觀結構和熱處理制度等。為了有效解決沖刷腐蝕問題，從而為材料的選用及防護措施的采取提供依據，需要確定沖刷腐蝕中占主導地位的破壞機制。國內外研究人員先后開展了大量的研究工作，通過實驗研究和數值仿真等手段探討了沖刷腐蝕的作用機制和控制因素。目前的室內沖刷腐蝕試驗裝置，只能模擬氣液兩相、氣固兩相或液固兩相沖刷，對氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗裝置的報道極少，而油氣田現場流體中通常都含有氣、液、固三相，因此目前室內兩相流模擬試驗結果與現場實際工況下的沖刷腐蝕結果差異較大。如何做到室內沖刷腐蝕行為與現場相似以及如何用短時間的實驗結果去指導現場長周期運行出現的問題仍有待于進一步解決。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種高溫高壓氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗裝置及方法，可以模擬現場工況環境，模擬材料在油氣田現場管路中的腐蝕情況，開展氣、液、固三相流體共存時的沖刷腐蝕試驗、電化學試驗、緩蝕劑評估、橡膠及塑料相關材料性能試驗等多種室內試驗，也可進行金屬材料和非金屬材料的整管沖刷腐蝕試驗。

本發明所采用的技術方案是：一種高溫高壓氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗裝置，包括高溫高壓腐蝕試驗箱、循環管路和循環泵，在所述高溫高壓試驗箱的箱蓋上設置有電磁攪拌裝置、感溫探頭、壓力傳感器、泄壓閥和高壓氣體注入系統，所述電磁攪拌裝置、感溫探頭、壓力傳感器和泄壓閥均與控制系統連接；在所述循環管路中設置有驅動泵、腐蝕測試單元和電化學測試單元。

所述高溫高壓腐蝕試驗箱的高壓氣體注入系統包括通過管線依次連接的氣瓶組、流量調節閥和增壓泵。在所述高溫高壓腐蝕試驗箱箱蓋上的泄壓閥，泄壓速率可在0MPa/min～10MPa/min之間無級調速。在所述高溫高壓試驗箱箱內與試驗流體接觸部分除箱蓋外的金屬表面均噴有耐150℃以上溫度的耐磨耐沖蝕涂層。在所述高溫高壓試驗箱的箱體外部設置有電加熱套，控溫精度達到±2℃。所述高溫高壓沖刷腐蝕試驗裝置，內部最高試驗壓力達到35MPa，最高試驗溫度達到150℃，液體最高流速達到8m/s。

所述循環泵安置于循環管路上，可實現氣、液及不超過質量百分比10％砂粒的循環流動。所述循環管路由多段管段連接組成，管段之間法蘭連接或焊接。所述管段包括腐蝕測試管段、腐蝕監測管段、管道材料試驗管段、測速管段、透明視窗觀察管段和連接管段中的一種或多種組合。

本發明還提供了一種高溫高壓氣、液、固三相沖刷腐蝕試驗方法，包括如下步驟：

步驟一、連接好循環試驗管路，卸下腐蝕試驗箱的箱蓋，將腐蝕試驗液體、砂粒按試驗要求的比例在氮氣保護下加入腐蝕試驗箱中，然后蓋上箱蓋；